Download - Materi Pertemuan IV,V,VI,VII

Transcript
  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II1

    Pertemuan IV,V,VI,VII II. Sambungan dan Alat-Alat Penyambung Kayu

    II.1 Sambungan Kayu

    Karena alasan geometrik, konstruksi kayu sering kali memerlukan

    sambungan perpanjang untuk memperpanjang kayu atau sambungan buhul

    untuk menggabungkan beberapa batang kayu pada satu buhul/joint. Secara

    umum, sambungan merupakan bagian terlemah dari suatu konstruksi kayu.

    Kegagalan konstruksi kayu sering desebabkan oleh gagalnya sambungan dari pada

    kegagalan material kayu itu sendiri.

    Beberapa hal yang menyebabkan rendanya kekuatan sambungan pada

    konstruksi kayu, disebabkan oleh :

    1. Terjadinya pengurangan luas tampang. Pemasangan alat sambung seperti

    baut, pasak dan hubungan gigi akan mengurangi luas efektif penbampang

    kayu yang disambung, sehingga kuat dukung batangnya akan lebih rendah bila

    dibandingkan dengan batang yang berpenampang utuh.

    2. Terjadinya penyimpangan arah serat. Pada buhul sering kali terjadi gaya

    yang sejajar serat pada satu batang, tetapi tidak sejajr serat dengan batang

    yang lain. Karena kekuatan kayu yang tidak sejajar serat lebih kecil dari pada

    yang sejajar serat, maka kekuatan sambungan harus didasarkan pada kekuatan

    kayu yang tidak sejajar serat (kekuatan yang terkecil).

    3. Terbatasnya luas sambungan. Kayu memiliki kuat geser sejajar serat yang

    kecil, sehingga mudah patah apabila beberapa alat sambung dipasang

    berdekatan. Oleh karena itu, dalam penempatan alat sambung disyaratkan

    jarak minimal antara alat sambung agar kayu terhindar dari kemungkinan

    pecah. Dengan adanya ketentuan jarak tersebut, maka luas efektif sambungan

    (luas yang dapat digunakan untuk penempatan alat sambung) akan berkurang

    dengan sendirinya.

    Berdasarkan jumlah dan susunan kayu yang disambung, jenis sambungan

    kayu dapat dibedakan atas; sambungan satu irisan (menyambungkan dua batang

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II2

    kayu), sambungan dua irisan (menyambungkan tiga batang kayu), dan sambungan

    empat irisan (menyambungkan lima batang kayu) seperti terlihat pada Gambar

    2.1.

    Gambar 2.1 Jenis-jenis sambungan kayu

    II.2 Alat-Alat Penyambung Kayu

    Pada umumnya dalam penyambungan kayu diperlukan alat-alat

    penyambung. Untuk memperoleh penyambungan yang kuat diperlukan alat-alat

    sambung yang baik dengan cirri-ciri sebagai berikut :

    1. Mudah dalam pemasangannya,

    2. pengurangan luas kayu yang digunakan untuk menempatkan alat sambung

    relative kecil atau bahkan nol,

    3. Memilki nilai banding antara kuat dukung sambungan dengan kuat ultimit

    batang yang disambung yang tinggi,

    4. Menunjukkan perilkau pelelehan sebelum mencapai keruntuhan (daktail), serta

    memiliki angka penyebaran panas (thermal conductivity) yang rendah.

    Dalam menganalisa suatu alat penyambung kayu, tahanan lateral acuan

    sambungan yang diijinkan (Zu) diperoleh dari persamaan berikut :

    Zu = z . . Z 2.1)

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II3

    Dimana : z adalah faktor tahanan sambungan, z = 0,65; adalah faktor waktu

    sesuai dengan jenis kombinasi pembebanan; Z adalah tahanan lateral alat

    sambung (Z) yang menentukan telah dikalikan dengan faktor-faktor koreksi yang

    lain. Adapun beberapa faktor tahanan dan faktor waktu masing-masing

    diperlihatkan dalam Tabel 2.1, dan Tabel 2.2.

    Tabel 2.1 Faktor Tahanan ()

    Jenis Simbol Nilai

    Tekan c 0,90

    Tarik t 0,80

    Lentur b 0,85

    Geser / puntir v 0,75

    Stabilitas s 0,85

    Sambungan z 0,65

    Tabel 2.2 Faktor waktu ()

    Kombinasi Pembebanan Faktor Waktu ()

    1,4D 0,6

    1,4D + 1,6L + 0,5(La atau H) 0,7 jika L dari gudang 0,8 jika L dari ruangan umum 1,25 jika L dari kejut

    1,2D + 1,6(La atau H) + (0,5L atau 0,8W) 0,8

    1,2D + 1,3W + 0,5L + 0,5(La atau H) 1,0

    1,2D + 1,0E + 0,5L 1,0

    0,9D (1,3W atau 1,0E) 1,0

    Disamping faktor tahanan dan faktor waktu, tahanan lateral suatu

    sambungan kayu juga dipengaruhi oleh faktor-faktor koreksi yang lain, yaitu :

    a. Faktor koreksi masa layan

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II4

    Cm adalah faktor koreksi layan basah, untuk memperhitungkan kadar air

    masa layan yang lebih tinggi dari pada 19% untuk kayu massif dan 16% untuk

    produk kayu yang dilem. Selanjutnya nilai-nilai faktor layan basah diperlihatkan

    dalam Tabel 2.3.

    Tabel 2.3 Faktor koreksi layan basah (Cm)

    Fb Ft Fv Fc Fc// E

    Balok kayu 0,85* 1,00 0,97 0,67 0,8** 0,90

    Balok kayu besar (125 mm x 125 mm atau lebih besar) 1,00 1,00 1,00 0,67 0,91 1,00

    Lantai papan kayu 0,85* - - 0,67 - 0,90

    Glulam (kayu laminasi struktural) 0,80 0,80 0,87 0,53 0,73 0,83

    Ct adalah faktor koreksi temperatur, untuk memperhitungkan layan lebih

    tinggi dari pada 38oC secara berkelanjutan. Faktor koreksi temperatur

    diperlihatkan dalam Tabel 2.4.

    Tabel 2.4 Faktor koreksi temperatur (Ct)

    Kondisi acuan

    Kadar air pada masa layan

    Ct

    T38oC 38oC< T

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II5

    Untuk sambungan dengan alat sambung paku, baut dan cincin belah faktor

    koreksi dapat dilihat dalam Tabel 2.5.

    Tabel 2.5 Faktor koreksi untuk sambungan

    Kondisi Terkere

    ksi

    Kondisi Acuan

    Fk Diafrag

    ma

    Fk Aksi

    Kelompok

    Fk Geome

    tri

    Fk Kedala

    man penetra

    si

    Fk Serat ujung

    Fk Pelat sisi

    Fk Paku

    miring

    Z = Z Cdl paku Cd Ceg Ctm

    Z = Z Cg baut

    II.2.1 Sambungan dengan paku

    Alat sambungan paku sering dijumpai pada struktur dinding, lantai, dan

    rangka. Paku tersedia dalam bentuk dan ukuran yang bermacam-macam. Paku

    bulat merupakan jenis paku yang mudah diperoleh meskipun kuat dukungnya

    relatif lebih rendah bila dibandingkan dengan paku yang berulir (deform).

    Umumnya diameter paku berkisar antara 2,75 mm sampai 8 mm dan panjangnya

    antara 40 mm sampai 200 mm. Angka kelangsingan paku (nilai banding antara

    panjang terhadap diameter) sangat tinggi menyebabkan mudahnya paku untuk

    membengkok saat dipukul.

    Gambar 2.2 Jenis-jenis paku ulir

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II6

    Agar terhindar dari pecahnya kayu, pemasangan paku dapat didahului

    dengan membuat lubang penuntun yang berdiameter 0,9D untuk kayu dengan

    berat jenis diatas 0,6 dan berdiameter 0,75D untuk kayu dengan berat jenis

    dibawah atau sama dengan 0,6 (D adalah diameter paku). Pemasangan paku dapat

    dilakukan secara cepat dengan menggunakan mesin penekan (nail fastening

    equipment).

    Penyambungan kayu dengan menggunakan paku, ada beberapa hal yang

    harus diperhatikan, antara lain :

    1. Tahanan lateral acuan (Z) Tahanan lateral acuan dari suatu sambungan yang menggunakan paku baja

    pada sambungan satu irisan yang dibebani tegak lurus terhadap sumbu alat

    pengencang dan dipasang tegak lurus terhadap sumbu komponen struktur, diambil

    sebagai nilai terkecil dari nilai-nilai yang dihitung menggunakan semua

    persamaan di bawah ini yang dikalikan dengan jumlah alat pengencang (nf). Dan

    untuk dua irisan tahanan lateral acuan diambil dari dua kali tahanan acuan satu

    irisan yang terkecil.

    Moda kelelehan Is :

    Moda kelelehan IIIm:

    Moda kelelehan IIIs:

    Moda kelelehan IV : 2.2)

    Dimana D adalah diameter paku (mm), ts adalah tebal kayu sekunder (mm), Fe adalah kuat tumpu paku (N/mm2), berdasarkan berat jenis kayu (G), Fem adalah

    kuat tumpu paku kayu utama, Fes adalah kuat tumpu paku kayu sekunder,

    D

    ess

    KFDtZ 3,3=

    ( )eDem

    RKDpFkZ

    213,3 1

    +=( ) ( )2

    2

    1 3212)1(21pF

    DRFybRkem

    ee

    ++++=

    ( )eDems

    RKFDtkZ += 2

    3,3 2

    ( )eybem

    D RFF

    KDZ += 13

    23,3 2

    es

    eme F

    FR =

    ( ) ( ) ( )

    ++++= 2

    2

    2 3212121

    sem

    e

    e

    e

    tFDRFyb

    RRk

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II7

    Fyb adalah kuat lentur paku (N/mm2) berdasarkan diameter paku (D), p adalah

    kedalaman penetrasi efektif batang alat pengencang pada komponen pemegang

    (mm), dan koefisien alat sambung paku menurut ketentuan berikut:

    KD = 2,2 untuk D 4,3 mm

    KD = 0,38D + 0,56 untuk 4,3 mm < D < 6,4 mm

    KD = 3,0 untuk D > 6,4 mm

    Tabel 2.6 Berbagai ukuran diameter dan panjang paku

    Nama paku Diameter paku (mm) Panjang paku (mm)

    2BWG12 2,8 51

    2,5BWG11 3,1 63

    3BWG10 3,4 76

    3,5BWG9 3,8 89

    4BWG8 4,2 102

    4,5BWG6 5,2 114

    Tabel 2.7 Kuat tumpu paku (Fe) untuk berbagai nilai berat jenis kayu

    Berat Jenis Kayu (G)

    0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70

    Fe (N/mm2) 21,21 26,35 31,98 38,11 44,73 51,83 59,40

    Tabel 2.8 Kuat lentur paku (Fyb) untuk berbagai ukuran diameter paku bulat (D)

    Diameter paku (mm) Fyb (N/mm2)

    3,6 689

    3,6 < D 4,7 620

    4,7 < D 5,9 552

    5,9 < D 7,1 483

    37,1 < D 8,3 414

    D 8,3 310

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II8

    2. Faktor koreksi Tahanan lateral acuan (Z) harus dikalikan dengan faktor koreksi, sebagai

    berikut :

    a. Kedalaman penetrasi (Cd)

    Gambar 2.3 Kedalaman penetrasi sambungan paku satu irisan dan dua irisan

    Kedalaman penetrasi (Cd) dengan ketentuan berikut :

    untuk p 12D Cd = 1,00

    untuk 6D p < 12D Cd = p/12D

    untuk p < 6D Cd = 0,00

    b. Serat ujung (Ceg)

    Serat ujung Ceg = 0,67 untuk alat pengencang yang ditanamkan ke dalam

    ujung serat kayu

    c. Sambungan paku miring (Ctn)

    Sambungan paku miring dengan ketentuan berikut :

    Ctn = 0,83 (untuk sambungan paku miring)

    Ctn = 1,00 (untuk sambungan paku tegak)

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II9

    3. Penempatan paku

    Gambar 2.4 Penempatan paku sambungan perpanjang dan dan sambungan buhul

    Jarak penempatan paku pada suatu sambungan didasarkan pada diameter

    paku (D) dengan ketentuan sebagai berikut :

    a. Jarak minimum dalam satu baris : 10D untuk pelat sisi dari kayu

    7D untuk pelat sisi dari baja

    b. Jarak minimum antar baris : 5D

    c. Jarak minimum ujung : - Beban tarik : 15D untuk pelat sisi dari kayu

    5D untuk pelat sisi dari baja

    - Beban tekan : 10D untuk pelat sisi dari kayu

    5D untuk pelat sisi dari baja

    d. Jarak minimum tepi yang dibebani : 10D

    e. Jarak minimum tepi yang tidak dibebani : 5D

    Dimana : D adalah diameter paku

    II.2.2 Sambungan dengan baut

    Alat sambung baut umumnya terbuat dari baja lunak (mild steel) dengan

    kepala berbentuk hexagonal, square, dome atau flat seperti diperlihatkan pada

    Gambar 2.5.

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II10

    Gambar 2.5 Bentuk-bentuk baut

    Diameter baut berkisar antara 12 mm sampai 30 mm. Untuk kemudahan

    memasang, lubang baut diberi kelonggaran 1 mm. Alat sambung baut biasanya

    digunakan pada sambungan dua irisan, dengan tebal minimum kayu samping 30

    mm dan kayu tengah 40 mm dan dilengkapi dengan cincin penutup.

    Penyambungan kayu dengan menggunakan baut, ada beberapa hal yang

    harus diperhatikan, antara lain :

    1. Tahanan lateral acuan (Z) Tahanan lateral acuan satu baut pada sambungan dua irisan yang

    menyambung tiga komponen ditentukan dari nilai terkecil persamaan-persamaan

    berikut :

    Moda kelelehan Im:

    Moda kelelehan Is :

    Moda kelelehan IIIs:

    Moda kelelehan IV: 2.3)

    KFtDZ emm..83,0=

    KFtDZ ess ..66,1=

    ( ) KRFtDkZ

    e

    ems

    += 2..08,2 3

    2

    2

    3 .3)2(2)1(2)1(

    sem

    eyb

    e

    e

    tFDRF

    RRk

    ++++=

    )1(3.208,2 2

    e

    ybem

    RFF

    KDZ +

    =

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II11

    Dimana D adalah diameter baut (mm), tm adalah tebal kayu utama (mm), dan ts

    adalah tebal kayu sekunder (mm), Fe adalah kuat tumpu baut (N/mm2),

    berdasarkan diameter baut (D), berat jenis kayu (G), dan sudut gaya terhadap arah

    serat kayu (), Fem adalah kuat tumpu baut kayu utama, Fes adalah kuat tumpu

    baut kayu sekunder, Fe// = 77,25 G ; Fe = 212 G1,45. D-0,5, Re = Fem / Fes, Fyb adalah tahanan lentur baut, umumnya sebesar 320 N/mm2 , K = 1 + ( / 360o).

    National Design and Specification (NDS) USA untuk konstruksi kayu

    (1996) mendefinisikan kuat lentur baut sebagai titik perpotongan pada kurva

    beban displacement dari pengujian lentur baut dengan garis offset pada

    displacement 0,05D (D adalah diameter baut). NDS juga mengusulkan cara lain

    untuk menghitung kuat lentur baut yaitu nilai rerata antara tegangan leleh dan

    tegangan tarik ultimit pada pengujian tarik baut. Dari cara kedua, kuat lentur baut

    umumnya sebesar 320 N/mm2.

    Tabel 2.9 Kuat tumpu baut (Fe) N/mm2 untuk diameter baut (12,7 mm)

    Berat Jenis

    Sudut gaya terhadap arah serat kayu (derajat)

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

    0,50 36,63 37,98 36,24 33,87 31,35 29,05 27,17 25,82 25,00 24,72

    0,55 42,49 41,86 40,16 37,80 35,26 32,91 30,96 29,54 28,68 28,39

    0,60 46,35 45,74 44,09 41,77 39,24 36,86 34,87 33,40 32,51 32,21

    0,65 50,21 49,63 48,03 45,77 43,28 40,90 38,89 37,40 36,48 36,17

    0,70 54,08 53,52 51,99 49,81 47,37 45,03 43,02 41,52 40,59 40,27

    0,75 57,94 57,42 55,96 53,88 51,52 49,23 47,25 45,76 44,83 44,51

    0,80 61,80 61,31 59,95 57,97 55,72 53,50 51,58 50,11 49,19 48,88

    0,85 65,66 65,21 63,94 62,06 59,96 57,85 55,99 54,57 53,67 53,37

    0,90 69,53 69,11 67,94 66,23 64,24 62,26 60,50 59,13 58,27 57,98

    0,95 73,39 73,01 71,96 70,39 68,57 66,72 65,08 63,80 62,99 62,71

    1,00 77,25 76,92 75,98 74,58 72,93 71,25 69,74 68,56 67,81 67,55

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II12

    Tabel 2.10 Kuat tumpu baut (Fe) N/mm2 untuk diameter baut 5/8 (15,9 mm)

    Berat Jenis

    Sudut gaya terhadap arah serat kayu (derajat)

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

    0,50 36,63 37,80 35,59 32,68 29,70 27,06 24,98 23,51 22,64 22,35

    0,55 42,49 41,66 35,46 36,51 33,43 30,69 28,48 26,91 25,97 25,66

    0,60 46,35 45,54 43,35 40,38 37,24 34,40 34,87 33,40 32,51 32,21

    0,65 50,21 49,41 47,25 44,28 41,12 38,21 35,82 34,09 33,04 32,69

    0,70 54,08 53,30 51,17 48,23 45,05 42,09 39,65 37,85 36,77 36,40

    0,75 57,94 57,18 55,10 52,20 49,03 46,05 43,56 41,71 40,61 40,23

    0,80 61,80 61,07 59,05 56,20 53,06 50,08 47,57 45,71 48,63 48,24

    0,85 65,66 64,96 63,00 60,23 57,14 54,18 51,67 49,79 53,67 53,37

    0,90 69,53 68,85 66,97 64,28 61,26 58,35 55,85 53,96 52,80 52,40

    0,95 73,39 72,74 70,94 68,35 65,42 62,57 60,10 58,23 57,07 56,68

    1,00 77,25 76,64 74,93 72,45 69,62 66,85 64,44 62,59 61,44 61,05

    Tabel 2.11 Kuat tumpu baut (Fe) N/mm2 untuk diameter baut 3/4 (19,1 mm)

    Berat Jenis

    Sudut gaya terhadap arah serat kayu (derajat)

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

    0,50 36,63 37,63 35,05 31,68 28,36 25,51 23,30 21,77 20,87 20,58

    0,55 42,49 41,49 38,86 35,42 31,96 28,94 26,58 24,93 23,95 23,63

    0,60 46,35 45,35 42,71 39,21 35,62 32,47 29,97 28,20 27,15 26,80

    0,65 50,21 49,22 46,58 43,03 39,36 36,08 33,46 31,59 30,47 30,10

    0,70 54,08 53,09 50,46 46,89 43,15 39,77 37,04 35,08 33,91 33,52

    0,75 57,94 56,97 54,35 50,78 46,99 43,54 40,72 38,68 37,45 37,04

    0,80 61,80 60,85 58,26 54,70 50,89 47,37 44,49 42,38 41,10 40,68

    0,85 65,66 64,73 62,19 58,65 54,83 51,28 48,33 46,17 44,86 44,41

    0,90 69,53 68,61 66,12 62,63 58,82 55,24 52,26 50,05 48,71 48,25

    0,95 73,39 72,50 70,06 66,63 62,85 59,27 56,26 54,02 52,65 52,19

    1,00 77,25 76,39 74,01 70,65 66,91 63,35 60,33 58,07 56,69 56,22

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II13

    Tabel 2.12 Kuat tumpu baut (Fe) N/mm2 untuk diameter baut 7/8 (22,2 mm)

    Berat Jenis

    Sudut gaya terhadap arah serat kayu (derajat)

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

    0,50 36,63 37,49 34,55 30,85 27,27 24,27 22,00 20,43 19,53 19,23

    0,55 42,49 41,34 38,35 34,52 30,75 27,55 25,10 23,40 22,41 22,08

    0,60 46,35 45,19 42,16 38,23 34,31 30,93 28,31 26,48 25,40 25,05

    0,65 50,21 49,05 45,99 41,98 37,92 34,39 31,61 29,66 28,51 28,13

    0,70 54,08 52,92 49,84 45,77 41,60 37,92 35,01 32,95 31,73 31,32

    0,75 57,94 56,79 53,71 49,59 45,33 41,53 38,50 36,34 35,05 34,62

    0,80 61,80 60,66 57,59 53,45 49,11 45,21 42,07 39,81 38,47 38,02

    0,85 65,66 64,53 61,48 57,33 52,94 48,96 45,72 43,38 41,98 41,51

    0,90 69,53 68,41 65,39 61,24 56,82 52,76 49,45 47,03 45,58 45,10

    0,95 73,39 72,29 69,30 65,17 60,73 56,63 53,25 50,77 49,28 48,77

    1,00 77,25 76,17 73,23 60,13 64,69 60,55 57,11 54,59 53,05 52,54

    Tabel 2.13 Kuat tumpu baut (Fe) N/mm2 untuk diameter baut 1 (25,4 mm)

    Berat Jenis

    Sudut gaya terhadap arah serat kayu (derajat)

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

    0,50 36,63 37,35 34,11 30,10 26,31 23,20 20,88 19,30 18,40 18,10

    0,55 42,49 41,19 37,87 33,70 29,69 26,35 23,83 22,11 21,11 20,78

    0,60 46,35 45,04 41,65 37,34 33,14 29,59 26,89 25,02 23,93 23,58

    0,65 50,21 48,89 45,45 41,03 36,65 32,91 30,03 28,03 26,86 26,48

    0,70 54,08 52,75 49,27 44,75 40,22 36,31 33,27 31,14 29,89 29,48

    0,75 57,94 56,61 53,11 48,51 43,85 39,78 36,59 34,35 33,02 32,58

    0,80 61,80 60,48 56,96 52,30 47,53 43,32 40,00 37,64 36,24 35,78

    0,85 65,66 64,34 60,82 56,12 51,26 46,93 43,48 41,02 39,55 39,07

    0,90 69,53 68,21 64,70 59,97 55,03 50,59 47,03 44,48 42,95 42,44

    0,95 73,39 72,09 68,59 63,84 58,84 54,32 50,66 48,02 46,43 45,91

    1,00 77,25 75,96 72,49 67,74 62,70 58,10 54,35 51,63 50,00 49,45

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II14

    2. Faktor koreksi Tahanan lateral acuan (Z) harus dikalikan dengan faktor koreksi sebagai

    berikut :

    a. Faktor aksi kelompok (Cg) Nilai koreksi faktor aksi kelompok (Cg) menurut National Design and

    Specification (NDS) untuk struktur kayu USA dapat dilihat pada Tabel 2.14.

    Tabel 2.14 Nilai Faktor Aksi Kelompok NDS of USA, 1991

    As/Am As Jumlah baut dalam satu baris

    0,5 (in2) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

    5 0,98 0,92 0,84 0,75 0,68 0,61 0,55 0,50 0,45 0,41 0,38

    12 0,99 0,96 0,92 0,87 0,81 0,76 0,70 0,65 0,61 0,57 0,53

    20 0,99 0,98 0,95 0,91 0,87 0,83 0,78 0,74 0,70 0,66 0,62

    28 1,00 0,98 0,96 0,93 0,90 0,87 0,83 0,79 0,76 0,72 0,69

    40 1,00 0,99 0,97 0,95 0,93 0,90 0,87 0,84 0,81 0,78 0,75

    64 1,00 0,99 0,98 0,97 0,95 0,93 0,91 0,89 0,87 0,84 0,82

    1 5 1,00 0,97 0,91 0,85 0,78 0,71 0,64 0,59 0,54 0,49 0,45

    12 1,00 0,99 0,96 0,93 0,88 0,84 0,79 0,74 0,70 0,65 0,61

    20 1,00 0,99 0,98 0,95 0,92 0,89 0,86 0,82 0,78 0,75 0,71

    28 1,00 0,99 0,98 0,97 0,94 0,92 0,89 0,86 0,83 0,80 0,77

    40 1,00 1,00 0,99 0,98 0,96 0,94 0,92 0,90 0,87 0,85 0,82

    64 1,00 1,00 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,93 0,91 0,90 0,88

    Catatan : 1. Bila As / Am > 1,0 maka digunakan Am / As 2. Nilai pada tabel ini cukup aman untuk diameter baut < 1 inchi

    Jika alat pengencang pada baris-baris yang berdekatan dipasang secara

    berselang seling, maka Cg dihitung seperti gambar di bawah ini.

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II15

    Jika b/4 > a, maka kelompok alat sambung baut di atas dianggap terdiri dari

    2 baris dengan 10 baut tiap satu baris. Tetapi bila b/4 < a, maka kelompok alat

    sambung di atas dianggap terdiri 4 baris dengan 5 baut tiap baris.

    Jika b/4 > a, maka kelompok alat sambung baut di atas dianggap terdiri dari

    2 baris dengan baris pertama terdiri dari 10 baut tiap satu baris dan baris kedua

    terdiri dari 5 baut. Sedangkan jika b/4 < a, maka kelompok alat sambung di atas

    dianggap terdiri 4 baris dengan 5 baut tiap satu baris.

    b. Faktor koreksi geometri (C)

    Faktor koreksi geometri (C) adalah nilai terkecil dari faktor-faktor

    geometri yang disyaratkan :

    - Jarak ujung :

    C = 1,00 untuk a aopt

    C = a / aopt untuk aopt / 2 a < aopt

    - Jarak dalam baris alat pengencang :

    C = 1,0 untuk s sopt

    C = s / sopt untuk 3 D s < sopt

    3. Penempatan baut

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II16

    Gambar 2.6 Penempatan Baut

    Tabel 2.15 Jarak penempatan baut

    Beban sejajar arah serat Ketentuan dimensi minimum

    Jarak tepi (bopt) lm / D 6 lm / D > 6 Jarak ujung (aopt) Komponen tarik Komponen tekan Spasi (Sopt) Spasi dalam baris alat pengencang Jarak antar baris alat pengencang

    1,5 D yang terbesar dari 1,5 D atau jarak antar baris alat pengencang tegak lurus serat 7 D 4 D 4 D 1,5 D < 127 mm

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II17

    Beban tegaklurus arah serat

    Ketentuan dimensi minimum

    Jarak tepi (bopt) Tepi yang dibebani Tepi yang tidak dibebani Jarak ujung (aopt) Spasi (Sopt) Spasi dalam baris alat pengencang Jarak antar baris alat pengencang : lm / D 2 2 < lm / D < 6 lm / D 6

    4 D 1,5 D 4 D 2,5 D (5 lm + 10 D) / 8 5 D

    Catatan :

    1. lm adalah panjang pasak baut pada komponen utama pada suatu sambungan

    atau panjang total baut pada komponen sekunder (Is) pada suatu sambungan, lm

    = 2 Is

    2. Diperlukan spasi yang lebih besar untuk sambungan yang menggunakan ring.

    3. Spasi tegak lurus arah serat antar alat-alat pengencang terluar pada suatu

    sambungan tidak boleh melebihi 127 mm, kecuali bila digunakan pelat

    penyambung khusus atau bila ada ketentuan mengenai perubahan dimensi

    kayu.

    II.2.3 Sambungan gigi

    Sambungan gigi mempunyai fungsi utama untuk mendukung beban desak.

    Sambungan gigi diperoleh dengan cara membuat takikan pada bagian peretemuan

    kayu. Sambungan gigi termasuk sambungan tradisional, penyaluran beban pada

    sambungan dilakukan tanpa alat sambung tetapi dengan memanfaatkan luas

    bidang kontak kayu. Berdasarkan besarnya kemampuan dukung beban desak,

    sambungan gigi ada dua macam, yaitu sambungan gigi tunggal dan sambungan

    gigi majemuk/rangkap.

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II18

    1. Sambungan gigi tunggal

    Gambar 2.7 Sambungan gigi tunggal

    Pada sambungan gigi tunggal, dalamnya gigi (tm) tidak boleh melebihi 1/3h,

    dimana h adalah tinggi komponen struktur mendatar. Panjang kayu muka (lm)

    harus memenuhi lebih besar atau sama dengan 1,5h dan tidak boleh kurang dari

    200 mm. Pada bagian pertemuan (takikan), kayu diagonal harus dipotong

    menyiku dengan sudut 90o.

    Tahanan geser pada bagian kayu muka dihitung dengan persamaan berikut:

    .. 2.4)

    Dimana Nu adalah gaya tekan terfaktor, adalah sudut antara komponen struktur

    diagonal terhadap komponen struktur mendatar, v adalah faktor tahanan geser,

    v = 0,75, adalah faktor waktu sesuai dengan jenis pembebanan, lm adalah

    panjang kayu muka, b adalah lebar komponen struktur mendatar, Fv adalah kuat

    geser sejajar serat terkoreksi, em adalah eksentrisitas pada penampang netto akibat

    adanya lubang sambungan, em = 0,5 (h - tm) + 0,5 tm 2.5)

    m

    m

    vmvu

    el

    FblN25,01

    '...cos+

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II19

    2. Sambungan gigi majemuk/rangkap

    Gambar 2.8 Sambungan gigi majemuk/rangkap

    Apabila gaya tekan terfaktor (Nu) melebihi kemampuan dukung sambungan

    gigi tunggal, maka dibuat sambungan gigi majemuk/rangkap. Sambungan gigi

    majemuk/rangkap juga disarankan untuk sudut sambungan melebihi 45o. Pada

    sambungan gigi majemuk/rangkap terdapat dua gigi dan dua panjang kayu muka

    yang masing-masing diatur sebagai berikut :

    dalamnya gigi pertama tm1 30 mm

    dalamnya gigi kedua tm2 tm1 + 20 mm

    tm2 1/3 h

    panjang kayu muka pertama lm1 200 mm

    lm1 4 tm1

    panjang kayu muka kedua lm2 lm1 + (0,5h / sin) + tm2.tg . 2.6)

    yang mana h adalah tinggi komponen struktur mendatar.

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II20

    Tahanan geser pada bagian kayu muka pertama dihitung dengan persamaan

    berikut :

    .. 2.7)

    Tahanan geser pada bagian kayu muka kedua dihitung dengan persamaan berikut :

    .. 2.8)

    Tahanan geser yang menentukan diambil nilai terkecil dari dua persamaan di atas.

    Dimana Nu adalah gaya tekan terfaktor, adalah sudut antara komponen struktur

    diagonal terhadap komponen struktur mendatar, v adalah faktor tahanan geser,

    adalah faktor waktu sesuai dengan jenis pembebanan, lm1 adalah panjang kayu

    muka pertama, lm2 adalah panjang kayu muka kedua, lm adalah panjang kayu

    muka rerata ; lm = 0,5 (lm1 + lm2) 2.9)

    b adalah lebar komponen struktur mendatar, Fv adalah kuat geser sejajar serat

    terkoreksi, em adalah eksentrisitas rerata pada penampang netto akibat adanya

    lubang sambungan, em1 adalah eksentrisitas bagian kayu muka pertama pada

    penampang netto akibat adanya lubang sambungan ; em1 = 0,5 (h tm1) + 0,5 tm1

    .. 2.10)

    em2 adalah eksentrisitas bagian kayu muka kedua pada penampang netto akibat

    adanya lubang sambungan ; em2 = 0,5 (h tm2) + 0,5.tm2 .. 2.11)

    em adalah eksentrisitas rerata ; em = 0,5 (em1 + em2) .... 2.12)

    Fm1 adalah luas bidang tumpu bagian kayu pertama = (b.tm1) / cos . 2.13)

    Fm2 adalah luas bidang tumpu bagian kayu kedua = (b.tm2) / cos .... 2.14)

    1

    1

    1

    21

    1

    25,01

    '...cos25,1

    m

    m

    vmv

    mm

    mu

    el

    FblFF

    FN+

    +

    m

    m

    vmvu

    el

    FblN

    25,01

    '...cos 2

    +

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II21

    II.2.4 Sambungan Dengan Perekat

    Bila dibandingkan dengan alat sambung yang lain, perekat/lem termasuk

    alat sambung yang bersifat getas, bagian-bagian kayu keruntuhan sambungan

    dengan alat sambung perekat/lem terjadi tanpa adanya peristiwa pelelehan. Alat

    sambung perekat/lem umumnya digunakan pada struktur balok susun, atau produk

    kayu laminasi (glue laminated timber).

    Sambunagn dengan perekat/lem berlainan dengan sambungan paku, baut

    dan pasak. Bagian-bagian kayu tidak disambung pada titik-titik, melainkan pada

    bidang-bidang, sehingga mempunyai kekakuan yang jauh lebih tinggi. Kekakuan

    tersebut merugikan dalam sambungan rangka batang, karena timbulnya tegangan-

    tegangan sekunder yang besar. Akan tetapi untuk balok-balok tersusun,

    sambungan dengan perekat lebih menguntungkan.

    II.3 Contoh-Contoh Soal dan Pembahasan

    Soal 1. Rencanakan sambungan perpanjangan seperti gambar di bawah ini dengan

    menggunakan alat sambung paku. Kayu penyusun sambungan memiliki berat

    jenis 0,5. Asumsi faktor waktu () sebesar 0,8.

    Gambar 2.9 Sambungan perpanjangan contoh soal 1.

    Penyelesaian :

    Dicoba menggunakan paku 4BWG8 yang memiliki diameter, D = 4,2 mm dan

    panjang, l = 102 mm.

    Tebal kayu utama, tm = 50 mm dan tebal kayu sekunder, ts = 25 mm

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II22

    Kuat tumpu paku, untuk Bj = 0,5 ; dari tabel Fem = Fes = 31,98 N/mm2

    Re = Fem / Fes = (31,98)/(31,98) = 1,00

    Kuat lentur paku, untuk 3,6 mm

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II23

    Gambar penempatan paku :

    Gambar 2.10 Penempatan paku contoh soal 1.

    Soal 2. Suatu sambungan buhul seperti tergambar di bawah ini yang tersusun dari

    kayu dengan berat jenis 0,6 dan nilai faktor waktu sebesar 0,8. Rencanakan

    sambungan buhul tersebut dengan paku.

    Gambar 2.11 Sambungan buhul contoh soal 2.

    Penyelesaian :

    Dicoba menggunakan paku 2,5BWG11 yang memiliki diameter, D = 3,1 mm dan

    panjang l, = 63 mm

    Tebal kayu utama, tm = 50 mm dan tebal kayu sekunder, ts = 30 mm

    Kuat tumpu paku, untuk Bj = 0,6; dari tabel Fem = Fes = 44,73 N/mm2

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II24

    Re = Fem / Fes = (44,73)/(44,73) = 1,00

    Kuat lentur paku, untuk D 3,6 mm ; dari tabel Fyb = 689 N/mm2.

    Penetrasi pada komponen pemegang untuk penempatan paku pada dua sisi,

    p = 63 30 = 33 mm.

    Kontrol overlaping, v 4D

    v = 2(p 0,5.tm) = 2(33 0,5.50) = 16 mm > 4D (12,4 mm)

    Untuk D < 4,3 mm, maka KD = 2,2

    Tahanan lateral acuan satu paku (Z) satu irisan :

    Moda kelelehan Is : Z = 6240 N

    Moda kelelehan IIIm : Z = 2441 N

    Moda kelelehan IIIs : Z = 2248 N

    Moda kelelehan IV : Z = 1461 N

    Diambil nilai terkecil, yaitu : Z = 1461 N

    Karena penempatan paku pada dua sisi, maka tahanan lateral acuan :

    Z = 2 . (1461) = 2921 N

    Tahanan lateral acuan terkoreksi (Z) :

    - Faktor koreksi penetrasi (Cd) :

    p = 33 mm ; 6D < p < 12D, maka Cd = p/12D = (33)/(37,2) = 0,89

    - Faktor koreksi serat ujung, Ceg = 0,67

    - Faktor koreksi pasangan paku tegak (Ctn) = 1,00

    Z = Cg . Ceg . Ctn . Z

    = (0,89) . (0,67) . (1,00) . (2921)

    = 1741 N

    Tahanan lateral acuan ijin (ZU) :

    ZU = . z . Z

    = (0,8) . (0,65) . (1741)

    = 905 N

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II25

    Jumlah paku (nf ):

    nf = P / Zu

    = (8000) / (905)

    = 8,84 9 buah paku

    Gambar penempatan paku :

    Gambar 2.12 Penempatan paku contoh soal 2.

    Soal 3. Rencanakan sambungan perpanjangan seperti gambar di bawah ini dengan

    menggunakan alat sambung baut. Kayu penyusun sambungan memiliki berat jenis

    0,8. Gunakan faktor waktu () sebesar 0,8.

    Gambar 2.13 Sambungan perpanjangan contoh soal 3.

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II26

    Penyelesaian :

    Dicoba menggunakan baut 1/2 yang memiliki diameter D = 12,7 mm

    Tebal kayu utama, tm = 80 mm dan tebal kayu sekunder, ts = 40 mm

    Kuat tumpu baut, untuk diamater baut 1/2 (12,7 mm), G = 0,8 dan

    = 0o ; dari tabel Fem// = Fes// = 61,80 N/mm2

    Re = Fem / Fes = (61,80)/(61,80) = 1,00

    Kuat lentur baut, Fyb = 320 N/mm2

    K = 1 + (0/360) = 1,00

    Tahanan lateral acuan satu baut (Z) dua irisan :

    Moda kelelehan Im : Z = 52115 N

    Moda kelelehan Is : Z = 52115 N

    Moda kelelehan IIIs : Z = 27119 N

    Moda kelelehan IV : Z = 27238 N

    Diambil nilai terkecil, yaitu : Z = 27119 N

    Tahanan lateral acuan terkoreksi (Z) :

    - Faktor koreksi aksi kelompok (Cg)

    As / Am = 0,5 ; As = 40 . 120 = 4800 mm2 = 7,44 in2

    dari tabel NDS diperoleh nilai Cg = 0,9835 (interpolasi)

    - Faktor koreksi geometri (C) = 1,00

    Z = Cg . C . Z

    Z = (0,9835) . (1,00) . (27119)

    Z = 26671 N

    Tahanan lateral acuan ijin (Zu) :

    Zu = z . . Z

    Zu = (0,65) . (0,8) . (26671)

    Zu = 13868 N

    Jumlah baut (nf) :

    n f = P / Zu

    = (96000) / (13868) = 6,9 8 buah baut

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II27

    Gambar penempatan baut :

    Gambar 2.14 Penempatan baut contoh soal 3.

    Soal 4. Suatu sambungan buhul seperti tergambar di bawah ini yang tersusun dari

    kayu dengan berat jenis 0,85 dan nilai faktor waktu sebesar 0,8. Rencanakan

    sambungan buhul tersebut dengan baut.

    Gambar 2.15 Sambungan buhul contoh soal 4.

    Penyelesaian :

    Dicoba menggunakan baut 5/8 yang memiliki diameter D = 15,9 mm

    Tebal kayu utama, tm = 100 mm dan tebal kayu sekunder, ts = 50 mm

    Kuat tumpu baut, untuk diamater baut 5/8 (15,9 mm), G = 0,85 dan

    = 0o ; dari tabel Fes// = 65,66 N/mm2

    = 90o ; dari tabel Fem//= 53,37 N/mm2

    Re = Fem / Fes = (53,37)/(65,66) = 0,81

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II28

    Kuat lentur baut, Fyb = 320 N/mm2

    K = 1 + (0/360) = 1,00

    K = 1 + (90/360) = 1,25

    Tahanan lateral acuan satu baut (Z) dua irisan :

    Moda kelelehan Im : Z = 56345 N

    Moda kelelehan Is : Z = 86651 N

    Moda kelelehan IIIs : Z = 42932 N

    Moda kelelehan IV : Z = 33364 N

    Diambil nilai terkecil, yaitu : Z = 33364 N

    Tahanan lateral acuan terkoreksi (Z) :

    - Faktor koreksi aksi kelompok (Cg)

    As / Am = 0,5 ; As = 50 . 150 = 7500 mm2 = 11,625 in2

    dari tabel NDS diperoleh nilai Cg = 0,989 (interpolasi)

    - Faktor koreksi geometri (C) = 1,00

    Z = Cg . C . Z

    Z = (0,989) . (1,00) . (33364)

    Z = 32996 N

    Tahanan lateral acuan ijin (ZU) :

    ZU = . z . Z

    = (0,8) . (0,65) . (32996)

    = 17157 N

    Jumlah paku (nf ):

    nf = P / Zu

    = (55000) / (17157)

    = 3,2 4 buah baut

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II29

    Gambar penempatan baut :

    Gambar 2.16 Penempatan baut contoh soal 4.

    Soal 5. Suatu pertemuan kaki kuda-kuda seperti tergambar di bawah ini, tersusun

    dari kayu dengan kode mutu E19, menahan gaya tekan sebesar 40 kN. Kayu

    horisontal dan kayu diagonal memiliki ukuran 8/15 dengan sudut yang

    dibentuknya () = 35o. Gunakan faktor waktu, sebesar 0,8 dan faktor masa

    layan 1,00. Rencanakan sambungannya dengan hubungan gigi.

    Gambar 2.17 Sambungan gigi tunggal contoh soal 5.

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II30

    Penyelesaian :

    Dicoba menggunakan sambungan gigi tunggal, dengan ukuran :

    Kedalaman gigi, tm 1/3(150), digunakan tm = 50 mm

    Panjang kayu muka, lm 1,5(150), atau 200 mm, digunakan lm = 200 mm

    Kuat geser sejajar serat untuk kayu dengan kode mutu E19, Fv = 5,9 N/mm2

    Kuat geser terkoreksi, Fv = (1,00) . (5,9) = 5,9 N/mm2

    Eksentrisitas pada penampang

    em = 0,5(h - tm) + 0,5 tm = 0,5(150 - 50) + 0,5(50) = 75 mm

    Tahanan geser pada bagian kayu muka :

    3398432766 Jadi sambungan gigi tunggal aman.

    Gambar bentuk dan ukuran sambungan :

    Gambar 2.18 Bentuk dan ukuran sambungan gigi tunggal contoh soal 5

    m

    m

    vmvu

    el

    FblN25,01

    '...cos+

    )75()200(25,01

    )9,5).(80).(200()75,0).(8,0(35cos)1040( 3

    +ox

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II31

    Soal 6. Suatu pertemuan kaki kuda-kuda seperti tergambar di bawah ini, tersusun

    dari kayu dengan kode mutu E19, menahan gaya tekan sebesar 70 kN. Kayu

    horisontal dan kayu diagonal memiliki ukuran 8/15 dengan sudut yang

    dibentuknya () = 45o. Gunakan faktor waktu, sebesar 0,8 dan faktor masa

    layan 1,00. Rencanakan sambungannya dengan hubungan gigi.

    Gambar 2.18

    Gambar 2.19 Sambungan gigi rangkap/majemuk contoh soal 6.

    Penyelesaian :

    Dicoba menggunakan sambungan gigi rangkap, dengan ukuran :

    Kedalaman gigi, tm1 30 mm, digunakan tm1 = 30 mm

    tm2 tm1 + 20 mm, dan tm2 1/3(150), digunakan

    tm2 = 50 mm

    Panjang kayu muka, lm1 200 mm, lm1 4(30), digunakan lm1 = 200 mm

    lm2 200 + (0,5(150) / sin45o) + 50 . tg45o, digunakan

    lm2 = 356 mm

    lm = 0,5 (200 + 356) = 278 mm

    Kuat geser sejajar serat untuk kayu dengan kode mutu E19, Fv = 5,9 N/mm2

    Kuat geser terkoreksi, Fv = (1,00) . (5,9) = 5,9 N/mm2

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II32

    Eksentrisitas pada penampang, em = 0,5(h - tm) + 0,5 tm

    em1 = 0,5(150 - 30) + 0,5(30) = 75 mm

    em2 = 0,5(150 - 50) + 0,5(50) = 75 mm

    em = 0,5(75 + 75) = 75 mm

    Luas bidang tumpu bagian kayu, Fm = (b.tm) / cos

    Fm1 = (80.30) / cos45o = 3394 mm2

    Fm2 = (80.50) / cos45o = 5656 mm2

    Tahanan geser pada bagian kayu muka pertama :

    3398423204 Sambungan gigi pada bagian kayu muka pertama aman

    Tahanan geser pada bagian kayu muka kedua :

    5232849498 Sambungan gigi pada bagian kayu muka kedua aman

    Jadi sambungan gigi rangkap aman

    1

    1

    1

    21

    1

    25,01

    '...cos25,1

    m

    m

    vmv

    mm

    mu

    el

    FblFF

    FN+

    +

    7520025,01

    )9,5).(80).(200()75,0).(8,0()5656()3394(

    )3394(45cos)1070(25,1 3

    ++

    ox

    m

    m

    vmvu

    el

    FblN

    25,01

    '...cos 2

    +

    )75()278(25,01

    )9,5).(80).(356()75,0).(8,0(45cos)1070( 3

    +ox

  • BahanAjarStrukturKayuMulyati,ST.,MT

    II33

    Gambar bentuk dan ukuran sambungan :

    Gambar 2.20 Bentuk dan ukuran sambungan gigi rangkap/majemuk contoh soal 6